DE10244355B3

DE10244355B3 - Fahrzeugkomponentenprüfstand

Info

Publication number: DE10244355B3
Application number: DE2002144355
Authority: DE
Inventors: Thomas Zens; Sandro Warzack
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-25

Abstract

Fahrzeugkomponentenprüfstand zum Prüfen des Deformationsverhaltens eines Fahrzeugkarosserieteils, insbesondere einer Fahrzeugtür, bei einem simulierten Aufprall mit einer Haltevorrichtung zum Halten des zu deformierenden Fahrzeugkarosserieteils, einer mit der Haltevorrichtung zusammenwirkenden Energieabsorptionsvorrichtung, mit der die auf das Karosserieteil und die Haltevorrichtung wirkende Kraft mindestens teilweise absorbierbar ist, wobei die Haltevorrichtung mindestens zwei Karosserie-Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) aufweist, die über mindestens eine Koppelvorrichtung relativ zueinander beweglich miteinander in Verbindung stehen, so dass eine translatorische Bewegung der Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) und der Koppelvorrichtung bezüglich ihrer Anordnung vor einem simulierten Aufprall und eine rotatorische Bewegung der Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) zueinander möglich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugkomponentenprüfstand zum Prüfen des Deformationsverhaltens eines Fahrzeugkarosserieteils, insbesondere einer Fahrzeugtür, bei einem simulierten Aufprall nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein zugehöriges Verfahren.

Zum Testen des Crashverhaltens von Fahrzeugteilen, insbesondere Fahrzeugseitenstrukturen wie Türen oder Kotflügel, aber auch von Rückhaltesysteme, wird herkömmlicherweise das gesamten Fahrzeug einem Crashtest unterzogen. Dieses Verfahren ist dementsprechend zeit- und kostenintensiv, da nicht nur das zu testende Fahrzeugteil deformiert wird, sondern die gesamte Karosserie in Mitleidenschaft gezogen wird, und für jeden weiteren Test einer Fahrzeugtür oder eines Airbags ein neues Fahrzeug verwendet werden muss.

Darüber hinaus steht die Gesamtkarosserie eines Fahrzeugs erst am Ende seiner Entwicklungszeit zur Verfügung, so dass in den Crashtests gewonnene Erkenntnisse nur mit großem Kostenaufwand umgesetzt werden können. Es ist also wünschenswert, schon zu einem früheren Zeitpunkt das Deformationsverhalten verschiedener Karosserieteile bei einem Crash zu un tersuchen und das Karosserieteil oder aber auch die es umgebende Gesamtkarosserie entsprechend zu verbessern.

Um diesen Problemen zu begegnen, wurden im Stand der Technik verschiedenen Seitenaufprallkomponentenprüfstände vorgeschlagen. Je nach zu testender Fahrzeugkomponente, sind verschiedene Ausführungsformen der Komponentenprüfstände zu finden. Beispielsweise beschreiben die Druckschriften DE 694 14 359 T2 und DE 198 54 856 C2 jeweils eine Seitenaufprallsimulationsanlage mit der passive Rückhaltesysteme untersucht werden können, ohne dass ein Karosserieteil des Fahrzeugs bereitgestellt sein muss. Aber auch Prüfstände bei denen nur die Karosserie ohne Innenausstattung, siehe US 6,178, 805 B1 , oder zumindest Teile der Karosserie deformiert werden können, wie beispielsweise in den Druckschriften EP 0701114 B1 und DE 197 50 157 A1 beschrieben, sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der Patentschrift DE 44 07 256 C2 ein Komponentenprüfstand vorgeschlagen, bei der eine zu deformierende Fahrzeugtür an Haltevorrichtungen befestigt wird, die auf Führungsbahnen gelagert sind. Die Führungsbahnen sind dabei parallel zur Stoßrichtung eines Aufprallelements ausgerichtet. Um die Steifigkeit der die Fahrzeugtür umgebenden. Fahrzeugkarosserie zu simulieren, sind an der Haltevorrichtung und an den Führungsbahnen Dämpfungselemente angebracht. Die parallele Verschiebbarkeit gegen die Kraft der Dämpfungselemente bewirkt, dass nur die Fahrzeugtür deformiert wird, nicht aber die Führungsbahnen oder die Haltevorrichtungen in Mitleidenschaft gezogen werden. Für einen weiteren Crashtest muss deshalb nur eine neue Tür an dem Komponentenprüfstand montiert werden.

Nachteilig ist jedoch, dass die Fahrzeugtür nur parallel zu den Führungsschienen verschiebbar ist. Die Kinematik aber, also die Bewegung der die Tür umgebenden Fahrzeugkarosserie – insbesondere A-/B-/C-Säulen und der Türschweller – während des Aufpralls, wird völlig außer Acht gelassen. Diese Kinematik beeinflusst aber wesentlich die Intrusionstiefe, sowie Intrusionsgeschwindigkeit und -beschleunigung des zu prüfenden Karosserieteils (insbesondere der Fahrzeugtüre). Um jedoch einen Aufprall möglichst realistisch zu simulieren, ist gerade die Kinematik von höchster Wichtigkeit, da sie einen

Einfluss auf die Insassenbelastung hat und darüber hinaus bestimmt, ob die Tür nach einem Unfall noch zu öffnen ist und ein Fahrzeuginsasse gerettet werden kann. Folglich stellen die Deformationsergebnisse, die mit dieser Vorrichtung erzielt werden, höchstens eine grobe Abschätzung des realen Deformationsverhaltens der Fahrzeugtür dar. Um wirklich zuverlässige Werte zu erhalten, muss deshalb auch bei diesem Prüfstand auf die teueren Gesamtfahrzeugtests zurückgegriffen werden.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen Fahrzeugkomponentenprüfstand bereitzustellen, mit dem sich Karosseriestrukturen oder Karosseriestrukturteile von unterschiedlichen Fahrzeugen simulieren lassen, wobei die simulierten Karosseriestrukturen bzw. Karosseriestrukturteile wiederum als Aufnahme für die zu prüfenden Karosserieteile dienen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Fahrzeugkomponentenprüfstand mit den Kennzeichen des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Durchführen eines solchen Prüfstandtests.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Prüfstands liegt darin, dass die jeweilige Fahrzeugkarosserie durch Repräsentanten und diese verbindende Koppelvorrichtungen simuliert wird. Durch diese Konstruktion wird erreicht, dass nicht nur eine translatorische Bewegung des Karosserieteils in Stoßrichtung möglich ist, sondern aufgrund der Koppelvorrichtungen zwischen den Repräsentanten eine überlagerte translatorische und rotatorische Bewegung entsprechend des dynamischen Verhaltens der Originalbauteile unter vergleichbaren Crashbedingungen erfolgt. Diese überlagerte Bewegung entspricht somit der Kinematik der Karosserie während eines Aufpralls. Dadurch kann größtenteils auf einen Gesamtfahrzeugtest verzichtet werden.

Vorzugsweise sind die Koppelvorrichtungen und Repräsentanten so gewählt, dass sie bei einem Crashversuch nicht beschädigt werden. Folglich können Crashtests mit geringerem zeitlichen und materiellen Aufwand durchgeführt werden.

Besonders für die Fragestellungen nach dem Deformationsverhalten einer Fahrzeugtür ist der erfindungsgemäße Prüfstand gut geeignet, da aufgrund der Komplexität der Fahrzeugtür viele und kostenaufwendige Aufprallversuche nötig sind.

Besonders vorteilhaft ist ein Ausführungsbeispiel, mit dem Karosserien verschiedener Fahrzeugtypen simuliert werden können. Deshalb können die Repräsentanten einzeln und/oder zusammenhängend so angeordnet oder ausgetauscht werden, dass die Maße und Eigenschaften, wie Steifigkeit und Deformationsverhalten, der Karosserien verschiedener Hersteller oder auch verschiedener Modelle gleicher Hersteller eingestellt werden können. Da Repräsentanten und Koppelvorrichtung natürlich einem gewissen Verschleiß unterworfen sind oder auch versehentlich zerstört werden können, sind sie vorteilhafterweise auch einzeln austauschbar.

Für die präzisen und realistischen Einstellungen der Eigenschaften der umgebenden Karosserie gibt es ein Reihe vorteilhafter Ausführungsbeispiele.

So können beispielsweise die Energieabsorptionsvorrichtungen, die an den Koppelvorrichtungen bzw. den Repräsentanten angreifen, individuell einstellbar sein, so dass mit ihnen mehr bzw. weniger Energie aufgenommen wird.

Außerdem kann die Energieabsorptionsvorrichtung entlang der Repräsentanten an mindestens zwei verschiedenen Stellen mit den Repräsentanten verbunden werden, wodurch bei entsprechend vielen Anschlussstellen sogar eine stufenlose Anordnung der Energieabsorptionsvorrichtung ermöglicht wird.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Energieabsorptionsvorrichtung aus mehreren Energieabsorptionselementen auszubilden und an verschiedenen Stellen des Prüfstands anzuordnen. Dadurch wird dem zu deformierenden Karosserieteil an bestimmten Stellen mehr oder weniger Widerstand entgegengesetzt, was in einer leichteren oder weniger leichten Deformation des Karosserieteils resultiert.

Darüber hinaus kann das zu prüfende Karosserieteil, bei einer Fahrzeugtüre insbesondere im Bereich der Scharniere oder des Schlosses, über reversible und/oder plastisch deformierbare Elemente mit den Repräsentanten verbunden sein. Insbesondere bei einer Fahrzeugtüre stellen die Scharniere und der Schlossbereich Schwachstellen dar, an denen die Wucht eines Aufpralls leicht zu Deformationen führt. Wäre eine Fahr zeugtüre fest mit den sie umgebenden Repräsentanten verbunden, würde eine Scheinsteifigkeit die Testergebnisse verfälschen und die Repräsentanten würden unnötig beschädigt. Mittels der reversibel und/oder plastisch deformierbaren Elemente wird ein zusätzlicher Abbau der auftretenden Zugkräfte ermöglicht, wodurch auch an diesen Stellen eine Anpassung des Prüfstandes an die realen Bedingungen erreicht wird.

Je nach Anforderung des Versuchs kann der erfindungsgemäße Prüfstand aus starren und/oder elastisch deformierbaren und/oder plastisch deformierbaren Repräsentanten aufgebaut sein. Besonders bevorzugt sind jedoch starre Repräsentanten. Dabei können aber auch – teilweise oder insgesamt – Originalbauteile zum Einsatz kommen.

Weiterhin kann sich mindestens ein Repräsentant aus mehreren Repräsentanten-Teilstücken zusammensetzen, die wiederum mittels Koppelvorrichtungen verbunden sind.

Besonders bevorzugt ist es, eine Koppelvorrichtung gleichzeitig als Energieabsorptionselement auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass auch an Stellen, an denen aufgrund von baulichen Gegebenheiten oder der anzubringenden Messtechnik kein zusätzliches Energieabsorptionselement montiert werden könnte, die Steifigkeit der Karosserie einstellbar ist. Darüber hinaus können aufgrund der Reduzierung der Bauteile Kosten eingespart werden.

Außerdem ist ein Ausführungsbeispiel von Vorteil, bei dem die kombinierte Energieabsorptions-/Koppelvorrichtung als reversibel deformierbares Element – insbesondere als Gelenk – ausgebildet ist, da das reversibel deformierbare Element sowohl als reine Koppelvorrichtung dienen kann, als auch mit einem Widerstand beaufschlagbar ist, wodurch es teilweise oder ganz die Aufgabe des Energieabsorptionselements übernimmt. Ein anderes Beispiel für eine Koppelvorrichtung, die gleichzeitig als Energieabsorptionselement dient, ist ein Metallband oder dergleichen. Mittels verschiedener Dicken, Materialien, Profile oder Anzahl der verwendeten Metallbänder oder dergleichen können die unterschiedlichen Widerstände gegen eine Deformation eingestellt werden.

Auch die reinen Energieabsorptionselemente können als plastisch oder elastisch deformierbare Elemente ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist ein Anwendungsbeispiel mit einer Biegeblechbremse als Energieabsorptionsvorrichtung, bei der der Energieabsorptionsgrad über verschiedenartige Metallelemente eingestellt wird. Selbstverständlich können je nach Anforderung auch Absorptionselemente aus Kunststoff – beispielsweise geschäumt – oder einem Kompositwerkstoff – zum Beispiel umschäumte Metallelemente – zur Anwendung kommen.

Sollen jedoch elastisch deformierbare Energieabsorptionselemente eingesetzt werden, kann man beispielsweise mit verschiedenartigen Federn einen unterschiedlichen Energieabsorptionsgrad erreichen. Des weiteren können Hydraulikaggregate zur Anwendung kommen, bei denen über Blenden verschiede nen Durchmessers, oder Ventile eine höhere bzw. geringere Energieabsorption erzielt wird.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erfindungsgemäße Prüfstand als Prüfstand für eine Fahrzeugseitentür ausgebildet. Dazu kann er, je nach Versuchsaufbau und -fragestellung, Repräsentanten aufweisen, die als A- und/oder B- und/oder C-Säule ausgebildet sind, und/oder den Türschweller und/oder das Fahrzeugdach darstellen.

Außerdem kann bei dem erfindungsgemäßen Prüfstand der A-Säulen-Repräsentant auch als C-Säulen-Repräsentant verwendet werden. Ist der Komponentenprüfstand zudem symmetrisch aufgebaut – weist also gleiche A- und C-Säulen-Repräsentanten auf – können Vorder- und Hintertüre gleichzeitig getestet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der A bzw. C-Säulen-Repräsentant einfach in seiner Position neigbar ist, um auch einen aufgrund des Radkastens schräggestellten C-Säule zu simulieren.

Von besonders großem Vorteil ist, wenn aufgrund der Ausbildung des Komponentenprüfstands eine Vielzahl von Bewegungen der Repräsentanten zueinander und miteinander möglich ist. Dazu können beispielsweise A-, B- oder C-Säulen-Repräsentanten jeweils nicht nur eine Bewegung in y-Richtung, d.h. quer zum Fahrzeug in Stoßrichtung, ausführen, sondern sie sind auch in x-Richtung, d.h, in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar. Dies ist wichtig, da sich beispielsweise bei einem nicht rechtwinkligen Seitenaufprall, Kräfte in x- Richtung aufbauen, die zu einer Verformung der Fahrzeugkarosserie führen: Außerdem soll der Prüfstand auf verschiedene Fahrzeugtüren einstellbar sein, weshalb auch eine Verschiebbarkeit der Säulen-Repräsentanten im Bezug auf den Türschweller von Vorteil ist. Ebenfalls ist vorteilhaft, wenn sich die Säulen nicht nur in einer Ebene verschieben können, sondern auch drehbar gelagert sind. Zur Simulation eines Aufpralls durch ein anderes Fahrzeug ist diese Eigenschaft von besonderem Vorteil, da ein Eindringen der Fahrzeugfront meist im Bereich der A- bzw. B-Säule vorgesehen ist. In realitas wird dabei die Fahrzeugkarosserie eingedrückt und die Säulen verdreht. Je nach Aufprallwinkel kann dabei eine Rotation um die x-, y- und/oder z-Richtung erfolgen.

Ähnliches gilt auch für den Türschweller, der ebenfalls eine Translationsbewegung in x-, y-, und z-Richtung und/oder Rotationsbewegungen um die x- bzw. z-Achse ausführen kann.

In einem besonders bevorzugten Beispiel ist der Türschweller-Repräsentant mit zwei gelenkig verbundenen Türschweller-Repräsentanten-Teilstücken ausgestattet, wodurch eine Translationsverschiebung in y-Richtung ermöglicht wird. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn nicht nur der Aufprall eines Fahrzeugs getestet werden soll, sondern das Verhalten des Fahrzeugkarosserieteils bei einem sog. Pfahlaufprall untersucht wird. Bei diesem Versuch muss simuliert werden, dass die Karosserie am Ort des Pfahlaufpralls an der Seitenwand extrem einknickt und eine sehr große Deformation des Karosse rieteils die Folge ist. Mittels als Gelenke ausgebildeter Koppelvorrichtungen zwischen Türschweller und/oder B-Säulen-Repräsentant können jedoch auch solche komplexen Crashsituationen mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand naturgetreu nachgestellt werden.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Komponentenprüfstands sind in den Unteransprüchen definiert.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip wird im folgenden anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es stellen dar:
1: eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Prüfstandes in der xz-Ebene;
2: eine schematische Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels in der yz-Ebene nach einem Aufprall; und
3: eine schematische räumliche Darstellung des in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels nach einem Aufprall.
Im folgenden bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Figurenelemente.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel ist ein Prüfstand zum simultanen Prüfen von Vorder- und Hintertüre, wobei A-, B- und C-Säule, sowie ein Türschweller und ein Dachrahmen mittels Repräsentanten simuliert werden. Die sie verbindenden Koppelvorrichtungen sind in diesem Ausführungsbeispiel als Gelenke oder Schienen ausgebildet. Das Koordinatensystem für das Fahrzeug ist dabei so angeordnet, dass die x-Achse in Längsrichtung, die y-Achse in Querrichtung und die z-Achse vertikal zum Fahrzeug verläuft. Zur besseren Veranschaulichung ist jede Figur mit diesem Koordinatensystem ausgestattet, das die räumliche Orientierung und die Seitenansichten des Prüfstandes erklärt.
1 zeigt eine Seitenansicht des Prüfstands vor einem Seitencrash in der xz-Ebene. Der Prüfstand weist einen A-Säulen-Repräsentanten 2, einen B-Säulen-Repräsentanten 4, einen C-Säulen-Repräsentanten 6, einen Türschweller-Repräsentanten 8 und einen Dachrahmen-Repräsentanten 10 auf, wobei sowohl der B-Säulen-Repräsentant 4 in ein erstes Teilstück 12 und ein zweites Teilstück 14, als auch der Türschweller-Repräsentant 8 in ein erstes Teilstück 16 und ein zweites Teilstück 18 unterteilt ist. Da die B-Säule bei einem realen Crash oft an dem Übergang zum Fensterrahmen- also in Brüstungshöhe – einknickt, sind die beiden B-Säulen-Repräsentanten-Teilstücke 12, 14 in Brüstungshöhe mit einem Kniegelenk 20 verbunden. Das Kniegelenk 20 erlaubt ein Einknicken in y-Richtung und ist deshalb für eine translatorische Bewegung in y-, z- Richtung mit gleichzeitiger Drehung um die x-Achse ausgelegt. Müssen mehr Freiheitsgrade berücksichtigt werden – beispielsweise Translation in x-Richtung – ist das Kniegelenk 20 durch ein Kugelgelenk austauschbar.
Da der hier dargestellte Prüfstand vor allem für Seitenaufprallversuche geeignet ist, bei denen der Impuls hauptsächlich von der B-Säule aufgenommen wird, muss der B-Säulen-Repräsentant 4 eine Reihe von Bewegungsfreiheitsgraden aufweisen können. Darüber hinaus wird der B-Säulen-Repräsentant bei einem Seitenaufprall in Brüstungshöhe in y-Richtung eingeknickt, und der Türschweller-Repräsentant ebenfalls in y-Richtung verschoben. Da der Türschweller jedoch eine definierte Länge aufweist, muss ein Längenausgleich für den Türschweller-Repräsentanten geschaffen werden.
Um all diese Forderungen zu erfüllen, sind sowohl die Türschweller-Repräsentanten-Teilstücke 16, 18, als auch das B-Säulen-Repräsentanten-Teilstück 14 über ein Knie-Gelenk 22 miteinander gelenkig verbunden. Dieses Knie-Gelenk 22, das bei Bedarf (zum Beispiel für eine Rotation um mehrere Achsen) auch als Kugel-Knie-Gelenk 22 ausgebildet sein kann, ermöglicht, dass das B-Säulen-Repräsentanten-Teilstück 14 um seine x-Achse drehbar ist. Damit außerdem eine translatorische Bewegung von Türschweller-Repräsentant 8 und B-Säulen-Repräsentant 4 in y-Richtung möglich ist, ist das Knie-Gelenk 22 auf einer Linearführung 24 angebracht.
Für den nötigen Längenausgleich (im wesentlichen in x-Richtung) der Türschweller-Repräsentantenteilstücke 16, 18 sorgen geeignete Führungselemente 26, 28. Darüber hinaus wird so auch die Anpassung des Prüfstands an die verschiedenen Türbreiten ermöglicht. Um eine einstellbare Verschiebekraft zwischen Türschweller-Repräsentant 8 und A- und C-Säulen-Repräsentant 2, 6 zu gewährleisten, sind geeignete Klemm- bzw. Reibvorrichtungen vorgesehen.
Weiterhin sind in diesem Ausführungsbeispiel der A-Säulen-Repräsentant 2 und der C-Säulen-Repräsentant 6 drehbar um die z-Achse gelagert. Dadurch führen die Türschweller-Repräsentantenteilstücke 16, 18 bei einem Crash sowohl eine translatorische Bewegung in x-Richtung, als auch zusammen mit dem A-, bzw. C-Säulen-Repräsentanten 2, 6 eine Drehung um die z-Achse aus. Dafür sind A- bzw. C-Säulen-Repräsentanten 2, 6 drehbar um ihre z-Achse gelagert.
Um die auf die Repräsentanten des Prüfstandes einwirkende Kräfte abzustützen, ist eine Gitterrahmenkonstruktion (hier nicht dargestellt) oder dergleichen vorgesehen, die einerseits mit einem hinreichend massereichen Block (hier nicht dargestellt) und andererseits über Befestigungselemente 30 mit dem Prüfstand in Verbindung steht. Zwischen den Befestigungselementen 30 und den A- bzw. C-Säulen-Repräsentanten 2, 6 können ebenfalls Koppelvorrichtungen eingebaut werden, um mehr Bewegungsfreiheitsgrade zu erlangen.
Weiterhin zeigt 1, dass das B-Säulen-Repräsentantenteilstück 12 mittels eines weiteren Kniegelenks 32, das translatorisch in y, z-Richtung bewegbar ist und eine Rotation um die x-Achse erlaubt, mit einem Dachrahmen- Repräsentanten 10 verbunden ist. Da die Bolzen drehbar um die x-Achse gelagert sind, ist gewährleistet, dass das Kniegelenk 32 eine translatorische Bewegung in y, z-Richtung und der Dachrahmen-Repräsentant 10 eine Rotation um die x-Achse ausführen kann, wodurch die Längenverkürzung beim Einknicken des B-Säulen-Repräsentanten kompensiert wird.
Um die Steifigkeit der Karosserie, insbesondere die unterschiedliche Steifigkeit der B-Säule, einstellen zu können, weist der Prüfstand außerdem zwei Energieabsorptionselemente 36, 38 auf, die an dem B-Säulen-Repräsentanten in Brüstungshöhe und im Bodenblechbereich angebracht sind. Die Energieabsorptionselemente 36, 38 sind dafür als Biegeblechbremsen ausgebildet, wobei die Biegeblechbremse 36 in Brüstungshöhe einen geringeren Widerstand aufweist als die Biegeblechbremse 38 im Bodenblechbereich.
Wird nun ein Seitenaufprall durchgeführt, so zeigt der Prüfstand das in 2 dargestellte Verhalten. Zur besseren Darstellung ist dabei in 2 der Prüfstand als Aufriss in der yz-Ebene zu sehen, der so gewählt ist, dass der B-Säulen-Repräsentant 4 mit dahinterliegendem A-Säulen-Repräsentant 2 erkennbar ist. Dabei werden die Bewegungen der Gelenke 20, 22, 32, 34 deutlich. Außerdem zeigt 2, dass die Biegeblechbremse 36 mit dem Kniegelenk 20 und dem B-Säulen-Repräsentantenteilstück 14 zusammenwirkt, und mit diesem über ein weiteres Gelenk 40 verbunden ist. Dieses Gelenk 40 be rücksichtigt neben den Translationsbewegungen in y-Richtung auch Translationsbewegungen in z-Richtung.
Die Biegeblechbremse 38 dagegen kann mittels einer einfachen Koppelvorrichtung 42, beispielsweise einer Stange, mit dem Knie-Gelenk 22 und der Linearführung 24 in Verbindung stehen. Ebenfalls ist in dieser Zeichnung zu sehen, dass ein Einknicken des Türschwellers 16, 18 durch Verschiebung des Fußes des B-Säulen-Repräsentanten 4 auf der Linearführung 24 in y-Richtung erreicht wird.
Um das Zusammenspiel von Repräsentanten und Koppelvorrichtungen besonders zu verdeutlichen ist in 3 der Prüfstand in räumlicher Darstellung gezeigt.
Prallt ein Prallelement (hier nicht dargestellt) auf die am Prüfstand befestigte Tür (ebenfalls nicht dargestellt), verschiebt sich der Fuß des B-Säulen-Repräsentantenteilstücks 14 auf der Linearführung 24 in y-Richtung. Gleichzeitig knickt das Gelenk 20 in y-Richtung ein, was zu einem Abknicken des B-Säulen-Repräsentantenteilstücks 14 am Knie-Gelenk 22 führt. Aufgrund dieser Einknickbewegung wird die ursprüngliche Höhe des B-Säulen-Repräsentanten 4 verkürzt, weswegen der Dachrahmen-Repräsentant 10 um seine x-Achse gedreht wird. Gleichzeitig wird aber auch die Länge des Türschweller-Repräsentant 8 gedehnt, wodurch eine Ausgleichbewegung in x-Richtung entlang der Führungselemente 26, 28 erfolgt. Außerdem ziehen diese Bewegungen eine Drehung der Türschweller-Repräsentantenteilstücke 16, 18 um die z-Achse des A- bzw. C-Säulen-Repräsentanten 2, 6, sowie eine Säulen-Repräsentanten 2, 6, sowie eine Drehung um die z-Achse des B-Säulen-Repräsentant 4 am Knie-Gelenk 22 nach sich.
Dieses Verhalten entspricht der Kinematik der Karosserie bei einem Seitenaufprall, weshalb die an dem Prüfstand befestigte Tür realitätsnah deformiert wird.
Aus den Zeichnungen ist außerdem ersichtlich, dass der Prüfstand mehrfach verwendbar ist, da die Rotationen und Verschiebungen, die bei einem Aufprallversuch entstehen, über Gelenke und Schienen reversibel simuliert werden.

2: A-Säulen-Repräsentant
4: B-Säulen-Repräsentant
12: erstes Teilstück (oben)
14: zweites Teilstück (unten)
6: C-Säulen-Repräsentant
8: Türschweller-Repräsentant
16: erstes Teilstück
18: zweites Teilstück
10: Dachrahmenrepräsentant
20: Kniegelenk B-Säule
22: Knie-Gelenk
24: Linearführung
26, 28: Führungselemente
30: Befestigungselemente
32: Kniegelenk
34: Bolzen
36: Biegeblechbremse B-Säule Mitte
38: Biegeblechbremse B-Säule Fuß
40: Gelenk B-Säule-Biegeblechbremse Mitte
42: einfache Koppelvorrichtung B-Säule-Biegeblechbremse unten

Claims

Fahrzeugkomponentenprüfstand zum Prüfen des Deformationsverhaltens eines Fahrzeugkarosserieteils, insbesondere einer Fahrzeugtür, bei einem simulierten Aufprall mit – einer Haltevorrichtung zum Halten des zu deformierenden Fahrzeugkarosserieteils, – einer mit der Haltevorrichtung zusammenwirkenden Energieabsorptionsvorrichtung (36, 38), mit der die. auf das Karosserieteil und die Haltevorrichtung wirkende Kraft mindestens teilweise absorbierbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung mindestens zwei Karosserie-Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) aufweist, die über mindestens eine Koppelvorrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) relativ zueinander derart beweglich miteinander in Verbindung stehen, dass sowohl eine translatorische Bewegung der Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) und der Koppelvorrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) bezüglich ihrer Anordnung vor einem simulierten Aufprall, als auch eine rotatorische Bewegung der Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) zueinander möglich ist.
Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) einzeln und/oder zusammenhängend so angeordnet werden können und/oder auswechselbar sind, dass die Fahrzeugkarosserieteile verschiedener Fahrzeugtypen aufnehmbar und prüfbar sind.
Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Energieabsorptionsvorrichtung (36, 38) absorbierte Energie einstellbar ist und so an der Haltevorrichtung beziehungsweise den Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) und/oder der Koppelvorrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) angeordnet ist, dass die Fahrzeugkarosserieteile verschiedener Fahrzeugtypen prüfbar sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsvorrichtung (36, 38) entlang der Repräsentanten an wenigstens zwei verschiedenen Stellen mit den Repräsentanten verbindbar sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionsvorrichtung (36, 38) ein oder mehrere Energieabsorptionselemente (36, 38) aufweist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtungen (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) und/oder die Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) und/oder die Energieabsorptionsvorrichtung (36, 38) derart kombinierbar und/oder austauschbar und/oder einstellbar sind, dass die Eigenschaften, insbesondere die Steifigkeit, einer zu simulierenden Fahrzeugkarosserie zum Zwecke der Durchführbarkeit von Crashversuchen an angrenzenden Karosserieteilen hinreichend abbildbar sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) und/oder die Koppelvorrichtungen (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) und/oder die Energieabsorptionsvorrichtung (36, 38) konstruktiv derart, insbesondere nicht deformierbar, reversibel deformierbar oder mit austauschbaren plastisch deformierbaren Teilen, ausgebildet ist, dass eine Mehrfachverwendung möglich ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieteil, bei einer Fahrzeugtüre insbesondere im Bereich der Scharniere oder des Schlosses, über ein reversibel und/oder plastisch deformierbares Element mit den Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) verbunden ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10) starr und/oder elastisch deformierbar und/oder plastisch deformierbar ausgebildet sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Repräsentant (4, 8) aus einem oder mehreren Repräsentantenteilstücken (12, 14, 16, 18) besteht, die durch eine oder mehrere Koppelvorrichtungen (20, 22, 24) verbunden sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) und ein Energieabsorptionselement (36, 38) integral als eine Vorrichtung ausgebildet sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Koppelvorrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) als reversibel deformierbares Element, insbesondere als Gelenk, ausgebildet ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Koppelvorrichtung (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) als plas tisch deformierbares Element, insbesondere als Metallband, ausgebildet ist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Energieabsorptionselement (36, 38) als plastisch deformierbares Element, insbesondere als Biegeblechbremse, ausgebildet ist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Energieabsorptionselement (36, 38) als elastisch deformierbares Element, insbesondere als Feder, ausgebildet ist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Energieabsorptionselement (36, 38) als Hydraulikaggregat ausgebildet ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Repräsentant (2, 4, 6, 8, 10) als A- (2) und/oder B- (4) und/oder C- (6) Säulen- und/oder als Türschweller- (8) und/oder als Fahrzeugdachrahmen- (10) Repräsentant ausgebildet ist.
Prüfstand nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der A-Säulen-Repräsentant (2) zugleich als C-Säulen-Repräsentant (6) verwendbar ist.
Prüfstand nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass an dem A- und/oder B- und/oder C-Säulen-Repräsentanten (2, 4, 6) Koppelvorrichtungen (20, 22, 26, 28, 32, 34, 40, 42) angeordnet sind, die so ausgebildet sind, dass der A- und/oder B- und/oder C-Säulen-Repräsentant (2, 4, 6) eine Translationsbewegung in x-, und/oder y-Richtung und/oder eine Rotationsbewegung um die x- und/oder y- und/oder z-Achse ausführen kann.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Türschweller-Repräsentanten (8) Koppelvorrichtungen (26, 28) angeordnet sind, die so ausgebildet sind, dass der Türschweller-Repräsentant (8) eine Translationsbewegung in x-, und/oder y-Richtung und/oder eine Rotationsbewegung um die x- und/oder z-Achse ausführen kann.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der B-Säulen-Repräsentant (4) und der Türschweller-Repräsentant (8) starr verbunden sind.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen B-Säulen-Repräsentant (4) und Türschweller-Repräsentant (8) eine Koppelvorrichtung (22, 24) angeordnet ist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen A-Säulen-Repräsentant (2) und Türschweller-Repräsentant (8) eine Koppelvorrichtung (26) vorhanden ist, die eine Drehung um die Längsachse des A-Säulen-Repräsentanten (2) zulässt.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der B-Säulen-Repräsentant (4) mindestens aus zwei B-Säulen-Repräsentantenteilstücken (12, 14) besteht, die durch eine oder mehrere Koppelvorrichtungen (20) in Brüstungshöhe verbunden sind.
Prüfstand nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Energieabsorptionselement (36) mit der in Brüstungshöhe des B-Säulen-Repräsentanten einer Tür angeordneten Koppelvorrichtung (20) zusammenwirkt, so dass das Deformationsverhalten der B-Säule im Brüstungsbereich simulierbar ist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Türschweller-Repräsentant (8) mindestens aus zwei Türschweller-Repräsentantenteilstücken (16, 18) besteht, die durch eine Koppelvorrichtung (22, 24) verbunden sind und mit dem B-Säulen-Repräsentanten (4) zusammenwirken.
Prüfstand nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass an der Koppelvorrichtung (22, 24) zwischen den Türschweller-Repräsentantenteilstücken (16, 18) zusätzlich ein Energieabsorptionselement (38) angeordnet ist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen B-Säulen-Repräsentant (4) und Dachrahmen-Repräsentant (10) eine Koppelvorrichtung (32) angeordnet ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand so aus Repräsentanten (2, 4, 6, 8, 10), Koppelvorrichtungen (20, 22, 24, 26, 28, 32, 34, 40, 42) und Energieabsorptionsvorrichtungen (36, 38) aufgebaut ist, dass eine Fronttüre und eine Hecktüre eines Fahrzeugs gleichzeitig prüfbar sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand in Bezug auf eine zum Karosserieteil bewegbare Crashbarriere schwenkbar gelagert ist, um den Aufprallwinkel einzustellen.
Verfahren zum Prüfen eines Deformationsverhaltens eines Fahrzeugkarosserieteils, insbesondere einer Fahrzeugtür, bei einem simulierten Aufprall mit einem Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 30.